Главная | Обратная связь

Електронні ключі та найпростіші схеми формування імпульсів

Ключ - це елемент, що має два тривалих стани: увімкнутий та ви­мкнутий.

Найближчим запараметрами до ідеального ключа є електромеханіч­ний контакт, що має нескінченний опір в розімкнутому стані і нульовий у замкнутому. В наш час в електронних пристроях у якості ключів найчас­тіше використовують напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори.

Схема найпростішого ключа на електромеханічному контакті та часові діаграми його роботи зображені на рис. 5.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	и вх '
І \	\ и вх < t
/7 ; вх	*k- Т ------------ 0 "eux ' \ к и \ ем • о
І І
/ \	\ L'6ux = l->ex ( 1
	Ключ v^ замкнуто	Ключ \^ розімкнуто

а) б)

Рис. 5.4 - Ключ на електромеханічному контакті (а) і часові діаграми його роботи (б)

Схема одного з найпростіших діодних ключів та його передатна ха­рактеристика зображені на рис. 5.5 - це паралельний діодний ключ-обмежувач знизу.

Для того, щоб виключити зв'язок між вхідним та вихідним колами і забезпечити підсилення, в якості ключа використовують транзистор. Схема транзисторного ключа зображена на рис. 5.6.

 

 

ІМПУЛЬСНІ ПРИСТРОЇ

 

 

+Е

я

VD1

Рис. 5.5 Діодний ключ (а) Рис. 5.6 Транзисторний

та його передатна характеристика (б) ключ

Найпростішими колами формування імпульсів (формуючими кола­ми) є диференціюючі та інтегруючі ЛСланцюжки.

(5.5)

У диференціюючого ланцюжка, схема якого зображена на рис. 5.7,a, напруга на виході пропорційна похідній за часом вхідної напруги, як це видно з наступних математичних міркувань. Для ідеального випадку:

тому що

dt ' du_c

(5.6)

= C,

де co=2nF; F - частота; - для імпульсного сигналу

де t.- тривалість імпульсу), C1

Я 1

а)

б)

R,C,<<t,

матимемо

dt

(5.10)

де R,C = T_t - постійна часу.

Часові діаграми роботи диференцію­ючого ланцюжка наведені на рис. 5.7,6 (для трапецеїдальної форми імпульсів) і рис. 5.7,B (для прямокутного імпульсу у випадку коли не виконується умова диференціювання).

У інтегруючого кола, схема якого зображена на рис. 5.8,a, вихідна напру­га пропорційна інтегралу за часом від вхідної. Роботу схеми пояснюють на­ступні математичні міркування:

(5.11)

C с"

1 ._А и_вих=и_с = —ji_cdt;

R1

 

^ивих - R\C\

du_c ~dt

(5.7)

U,

C1

U

 

а)

и_с=и„-и_м.

Якщо

и_с ~ и_т, и_вих = U_Rl « u^, (5.9)

і забезпечуються умови виконання ланцюжком операції диференцію­вання (а саме:

- для гармонійного сигналу це

в) Рис. 5.7 - Диференціюючий

ланцюжок (а) і часові Діаграми його роботи (б), (в)

 

б)

Рис. 5.8 Інтегруючий ланцюжок

5. ІМПУЛЬСНІ ПРИСТРОЇ

 

(5.12)

(5.13)

(порівняйте з інтегратором на ОП - див. розділ 4.6.7); Якщо и_с«и_ю, маємо

(умови виконання ланцюжком операції інтегрування:

- для гармонійного сигналу R_t» _г >

- для імпульсного сигналу R_tC>>t.).

\ ' 1

(5.14)

U_eux = —— \ u_mdt = — J u_exdt.
лІС, * n

Часові діаграми роботи інтегруючого ланцюжка для вхідного імпуль­су прямокутної форми наведені на рис. 5.8,6 (при виконанні умови інтег­рування - u , і при її невиконанні - u ,).

"^J eux\ " eux2'

Мультивібратори

Загальні відомості

Мультивібратори (від латинського multum - багато; vibro - коли­ваю) - це релаксаційні автогенератори напруги прямокутної форми (релаксаційний - такий, що різко відрізняється від гармонійного -синусоїдного; автогенератор - пристрій, що генерує незатухаючі коли­вання без запуску ззовні і не має стійких станів).

Виконуються мультивібратори на основі електронних приладів, що мають на вольтамперній характеристиці ділянку з негативним опором (наприклад, тунельні діоди, тиристори), а також на підсилювачах постій­ного струму з додатніми зворотними зв'язками (на транзисторах, ОП, цифрових і спеціальних IMC). Електронні прилади в них працюють у ключових режимах.

Мультивібратори можуть працювати у трьох режимах: чекаючому, автоколивальному та режимі синхронізації.

Найчастіше вони працюють в автоколивальному режимі, коли мульти­вібратор має два квазісталих (нестійких) стани рівноваги і переходить із одного стану в інший самочинно під впливом внутрішніх перехідних процесів. У такому режимі мультивібратор використовується як гене­ратор прямокутної напруги.

У чекаючому режимі мультивібратор має один сталий і один квазі-сталий стани рівноваги. Зазвичай він знаходиться у сталому стані і переходить до квазісталого під дією зовнішнього електричного сигна­лу. Час перебування у квазісталому стані визначається внутрішніми процесами в схемі мультивібратора. Такі мультивібратори використо­вуються для формування імпульсів напруги необхідної тривалості, а також для затримки імпульсів на визначений час. Мультивібратор, що працює у такому режимі, має назву одновібратора.

У режимі синхронізації використовується мультивібратор, що пра­цює в автоколивальному режимі, але його перехід із одного стану в інший забезпечується зовнішньою синхронізуючою напругою. Для його нормальної роботи в цьому режимі необхідно, щоб частота синхронізу­ючого сигналу перевищувала частоту власних коливань. В результаті частота коливань мультивібратора практично не залежить від дестабілі­зуючих факторів, які впливають на його елементи. Використовуються такі мультивібратори для створення генераторів стабільної частоти і при керуванні складними електронними пристроями, робота яких син­хронізована якоюсь зовнішньою дією (наприклад, синхронізація розгорт-ки електронного осцилографа).

Загалом, мультивібратори повинні забезпечувати стабільність час­тоти і довжини імпульсів, а також необхідну (зазвичай, мінімальну) три­валість їх фронтів.